不结球白菜BcMAF1基因参与晚抽薹的调控机制

Non-heading chinese cabbage is a biennial vegetable. Selecting and breeding new late-bolting varieties is of great significance in improving yield, commodity, edible value and vegetable supplied in spring. Based on the completed expression profiles sequencing between early and late bolting variety of non-heading chinese cabbage, we have screened a specific expression gene from the late bolting variety, named BcMAF1. In this study, we hope to explore the molecular mechanism of BcMAF1, seeking new late-bolting gene interacted with BcMAF1. BcMAF1, encoding a MADS-box protein, is a flowering inhibitor through FLC-independent way or may direct regulating FLC downstream genes. This indicates that the regulatory mechanism is different between BcMAF1 and FLC. However, this different regulatory mechanism is unclear. In this research, transgenic technology was used to study the biological function of BcMAF1, and ChiP and VIGS were used to explore the signaling pathways and regulatory mechanisms of BcMAF1 in flowering, to seek new genes with potential economic value in late-bolting breeding. This will provide a theoretical basis for the cultivation of late-bolting non-heading chinese cabbage.

不结球白菜属二年生蔬菜，选育出不结球白菜晚抽薹新品种，对提高蔬菜生物产量、商品性和食用价值，解决春淡季的蔬菜供应具有重要意义。本研究基于申请者已完成的不结球白菜早、晚抽薹品种的表达谱测序，筛选出晚抽薹品种中特异表达的BcMAF1基因，并探讨其分子作用机制，挖掘其互作的晚抽薹新基因。其中，已知BcMAF1编码一个MADS-box蛋白，是通过独立于FLC的途径或者可能直接作用于FLC下游基因来调控植物开花的抑制因子，这表明BcMAF1与FLC之间的调控机制是不同的，但这种不同的调控机制还不清楚。本研究将利用转基因技术研究BcMAF1的生物学功能，利用染色质免疫共沉淀和病毒诱导基因沉默等技术探讨BcMAF1参与不结球白菜抽薹开花的信号途径和调控机制，挖掘不结球白菜晚抽薹育种中具有潜在经济利用价值的新基因，为不结球白菜晚抽薹品种的培育提供理论依据。

不结球白菜属二年生蔬菜，选育出不结球白菜晚抽薹新品种，对提高蔬菜生物产量、商品性和食用价值，解决春淡季的蔬菜供应具有重要意义。本研究基于申请者已完成的不结球白菜早、晚抽薹品种的表达谱测序，筛选出晚抽薹品种中特异表达的BcMAF1基因，并探讨其分子作用机制，挖掘其互作的晚抽薹新基因。其中，已知BcMAF1编码一个MADS-box蛋白，是通过独立于FLC的途径或者直接作用于FLC下游基因来调控植物开花的抑制因子，这表明BcMAF1与FLC之间的调控机制是不同的，但这种不同的调控机制还不清楚。本研究将BcMAF1与YFP和HA标签融合构建亚细胞定位载体pEarlyGate101-BcMAF1-YFP-HA，采用农杆菌介导的方法将其瞬时表达于本氏烟草（Nicotiana benthamiana）叶片中，激光共聚焦显微镜观察。同时将BcMAF1基因遗传转化拟南芥中进行功能验证，结果表明，BcMAF1蛋白定位于细胞核中，符合BcMAF1作为转录因子的功能，并且BcMAF1过表达拟南芥可明显延迟其抽薹开花。通过酵母双杂交技术，我们发现BcSVP可以和BcMAF1蛋白两两互作，且自身可形成同源二聚体。研究表明，SVP可以结合FT、SOC1的启动子，抑制基因表达，从而抑制开花。此外，SVP可以影响miR172的表达，miR172在不同温度下的稳定性会影响下游开花基因的表达。最后，本研究利用甲基化DNA免疫沉淀测序（MeDIP-seq）技术，对不结球白菜对照组（CK）及春化处理（CV）植株叶片进行全基因组甲基化的比较基因组分析，发现春化植株两个酪蛋白激酶‖(CK2)亚基基因BrCKA2（CK2催化α亚基）、BrCKB4（CK2调节β亚基）的DNA逐渐去甲基化，表达量随之提高。同时，DNA甲基化缺陷型植株也证明DNA甲基化与基因表达之间存在一定联系。BrCKA2和BrCKB4的病毒诱导基因沉默试验（VIGS）发现BrCCA1的周期并未发生改变，不结球白菜开花时间推迟一周。本研究发现，在春化不结球白菜中BrCKA2和BrCKB4的表达上调将提高CK2的活性，导致生物节律钟基因BrCCA1周期缩短，对植物感知光周期具有重要意义。本研究为不结球白菜晚抽薹品种的培育提供理论依据。